本發(fā)明屬于舵系統(tǒng)模態(tài)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無損舵系統(tǒng)模態(tài)試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

在航天器如戰(zhàn)略導(dǎo)彈、大型運(yùn)載火箭的設(shè)計(jì)和定型過程中，了解與掌握其控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的振動(dòng)特性，關(guān)系到彈(箭)飛行的成敗。舵系統(tǒng)作為航天器控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其模態(tài)參數(shù)的準(zhǔn)確性直接影響控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)精度，因此必須獲取精確的舵系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)。

由于舵系統(tǒng)具有安裝間隙，其模態(tài)試驗(yàn)需要利用激振器激勵(lì)和外部施加靜態(tài)載荷的試驗(yàn)方法，盡可能減小間隙對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

對(duì)于舵面含有防熱涂層的舵系統(tǒng)，試驗(yàn)時(shí)不能破壞表面涂層，然而現(xiàn)有的激振、加載和測(cè)量方法都要使用膠粘貼或者直接在舵面打孔，會(huì)造成舵面涂層脫落或者破壞舵面結(jié)構(gòu)。因此，必須設(shè)計(jì)新的試驗(yàn)裝置，在不對(duì)舵面造成損傷的情況下完成舵系統(tǒng)模態(tài)試驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，研究提出新的無損舵系統(tǒng)模態(tài)試驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)在不損傷舵面的情況下，完成舵系統(tǒng)模態(tài)試驗(yàn)，達(dá)到試驗(yàn)精度。

本發(fā)明公開了一種無損舵系統(tǒng)模態(tài)試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)舵面、激振夾具、激振設(shè)備、激光測(cè)振儀、加載系統(tǒng)、氣泵、測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，所述激振夾具與所述試驗(yàn)舵面接觸并將其夾住，所述激振設(shè)備安裝在所述試驗(yàn)舵面的激振點(diǎn)位置，所述激光測(cè)振儀利用激光測(cè)量所述試驗(yàn)舵面的振動(dòng)響應(yīng)，不與舵面接觸；所述加載系統(tǒng)安裝在所述試驗(yàn)舵面的靜載加載位置，通過擠壓方式向所述試驗(yàn)舵面?zhèn)鬟f外力；所述氣泵與所述加載系統(tǒng)相連并提供氣源；所述測(cè)控系統(tǒng)控制所述激振設(shè)備并與其進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過所述激光測(cè)振儀采集所述試驗(yàn)舵面的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析；

所述激振夾具包括前壓板、后壓板、向前壓板和后壓板提供夾緊力的組件、第一毛氈和第二毛氈，所述前壓板包括前壓板前端、前壓板后端和螺紋孔，所述后壓板包括后壓板前端、后壓板后端，所述激振夾具通過所述螺紋孔與所述激振設(shè)備連接，所述前壓板和后壓板分別與所述第一毛氈的一面和所述第二毛氈的一面粘接，所述第一毛氈的另一面和所述第二毛氈的另一面與所述試驗(yàn)舵面粘接將其夾住；

所述加載系統(tǒng)包括空氣彈簧、密封板、進(jìn)氣孔、力傳感器、基礎(chǔ)和第三毛氈，所述進(jìn)氣孔位于所述密封板上，所述加載系統(tǒng)通過所述進(jìn)氣孔與所述氣泵連接，所述空氣彈簧的一端與第三毛氈的一面粘連，另一端牢固安裝在所述密封板上，第三毛氈的另一面緊貼所述試驗(yàn)舵面的靜態(tài)加載點(diǎn)位置，所述力傳感器安裝在所述密封板和所述基礎(chǔ)之間，用來讀取加載力大小。

優(yōu)選地，所述向前壓板和后壓板提供夾緊力的組件包括預(yù)緊螺釘、彈簧墊圈、平墊圈、螺母，所述預(yù)緊螺釘依次穿過彈簧墊圈、平墊圈、前壓板、后壓板后，通過所述螺母將所述前壓板和后壓板夾緊。

優(yōu)選地，所述激振夾具包括兩套向前壓板和后壓板提供夾緊力的組件，該兩套組件分別將所述前壓板的前端和后壓板的前端，以及前壓板的后端、后壓板的后端夾緊。

優(yōu)選地，所述加載系統(tǒng)力傳感器的數(shù)量為兩個(gè)，以提供穩(wěn)定的加載力。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明公開的無損舵系統(tǒng)模態(tài)試驗(yàn)裝置，采用了專用的激振夾具和加載系統(tǒng)，對(duì)舵面沒有損傷，解決了不能損傷舵面涂層的舵系統(tǒng)模態(tài)試驗(yàn)中激振、加載與測(cè)量的問題，而且安裝方便。該裝置能夠在保證舵面安全的情況下，達(dá)到試驗(yàn)精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中的無損舵系統(tǒng)模態(tài)試驗(yàn)裝置組成示意圖，其中：1—試驗(yàn)舵面，2—激振夾具，3—激振設(shè)備，4—激光測(cè)振儀，5—加載系統(tǒng)，6—?dú)獗茫?—測(cè)控系統(tǒng)；

圖2是本發(fā)明中的激振夾具組成示意圖，其中：2-1—前壓板，2-1a—前壓板前端，2-1b—前壓板后端，2-2—后壓板，2-2a—后壓板前端，2-2b—后壓板后端，2-3a—第一預(yù)緊螺釘，2-3b—第二預(yù)緊螺釘，2-4a—第一彈簧墊圈，2-4b—第二彈簧墊圈，2-5a—第一平墊圈，2-5b—第二平墊圈，2-6a—第一螺母，2-6b—第二螺母，2-7—螺紋孔，2-8—第一毛氈，2-9—第二毛氈；2-10—向前壓板和后壓板提供夾緊力的組件；2-10a—向前壓板和后壓板提供夾緊力的第一組件；2-10b—向前壓板和后壓板提供夾緊力的第二組件；

圖3是本發(fā)明中的加載系統(tǒng)組成示意圖，其中：5-1—空氣彈簧，5-2—密封板，5-3a—第一力傳感器、5-3b—第二力傳感器、5-4—基礎(chǔ)，5-5—進(jìn)氣孔，5-6—第三毛氈。

具體實(shí)施方式

為了本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1，圖2所示，無損舵系統(tǒng)模態(tài)試驗(yàn)裝置包括試驗(yàn)舵面1、激振夾具2、激振設(shè)備3、激光測(cè)振儀4、加載系統(tǒng)5、氣泵6和測(cè)控系統(tǒng)7。其中激振夾具2通過第一毛氈2-8、第二毛氈2-9與試驗(yàn)舵面1粘接，加載系統(tǒng)5通過第三毛氈5-6與試驗(yàn)舵面1粘接，以避免對(duì)涂層的損傷。加載系統(tǒng)5通過擠壓方式向試驗(yàn)舵面1傳遞外力。激光測(cè)振儀4不與試驗(yàn)舵面1接觸，利用激光測(cè)量試驗(yàn)舵面1的振動(dòng)響應(yīng)。測(cè)控系統(tǒng)7能夠與激振設(shè)備3和激光測(cè)振儀4進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，控制激振設(shè)備3實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)舵面1的激勵(lì)，同時(shí)通過激光測(cè)振儀4采集試驗(yàn)舵面1的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

如圖2所示，激振夾具2包括前壓板2-1、后壓板2-2、向前壓板2-1和后壓板2-2提供夾緊力的組件2-10、第一毛氈2-8和第二毛氈2-9，所述前壓板2-1包括前壓板前端2-1a、前壓板后端2-1b和螺紋孔2-7，所述后壓板2-2包括后壓板前端2-2a、后壓板后端2-2b，所述激振夾具2通過所述螺紋孔2-7與所述激振設(shè)備3連接，所述前壓板2-1和后壓板2-2分別與所述第一毛氈2-8的一面和所述第二毛氈2-9的一面粘接，所述第一毛氈2-8的另一面和所述第二毛氈2-9的另一面分別與所述試驗(yàn)舵面1粘接；激振夾具2由前壓板2-1和后壓板2-2提供夾緊剛度，安裝位置是試驗(yàn)舵面1激振點(diǎn)處，將試驗(yàn)舵面1夾在中間；

激振夾具包括兩套向前壓板2-1和后壓板2-2提供夾緊力的組件：第一組件2-10a、第二組件2-10b，兩套組件的構(gòu)成相同。第一組件2-10a包括在前壓板前端2-1a的第一預(yù)緊螺釘2-3a、第一彈簧墊圈2-4a、第一平墊圈2-5a以及第一螺母2-6a，第二組件2-10b包括對(duì)稱分布在前壓板后端2-1b的第二預(yù)緊螺釘2-3b、第二彈簧墊圈2-4b、第二平墊圈2-5b以及第二螺母2-6b，同時(shí)對(duì)前壓板2-1和后壓板2-2施加預(yù)緊力。第一彈簧墊圈2-4a、第二彈簧墊圈2-4b分別保證在激勵(lì)過程中第一預(yù)緊螺釘2-3a、第二預(yù)緊螺釘2-3b不會(huì)發(fā)生松動(dòng)，第一平墊圈2-5a、第二平墊圈2-5b分別保證預(yù)緊螺釘?shù)谝活A(yù)緊螺釘2-3a、第二預(yù)緊螺釘2-3b不會(huì)對(duì)前壓板2-1表面產(chǎn)生破壞。激振夾具2通過螺紋孔2-7和激振設(shè)備3連接。

如圖3所示，加載系統(tǒng)5包括空氣彈簧5-1、密封板5-2、力傳感器5-3、基礎(chǔ)5-4、進(jìn)氣孔5-5和第三毛氈5-6?？諝鈴椈?-1提供加載力，其一端粘貼第三毛氈5-6，與試驗(yàn)舵面1的加載點(diǎn)位置接觸，另一端連接密封板5-2，力傳感器5-3安裝在密封板5-2和基礎(chǔ)5-4之間，用來讀取加載力大小。優(yōu)選地，使用兩個(gè)力傳感器5-3a和5-3b，以保證空氣彈簧5-1在加載時(shí)保持穩(wěn)定，基礎(chǔ)5-4提供試驗(yàn)舵面1靜載的反作用力。氣泵6與進(jìn)氣孔5-5連接，向空氣彈簧5-1提供氣源。

采用本發(fā)明公開的無損舵系統(tǒng)模態(tài)試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)的方法為：

(一)在試驗(yàn)舵面1上安裝激振夾具2。確定激振點(diǎn)在試驗(yàn)舵面1上的位置，將激振夾具2的前壓板2-1和后壓板2-2分別與第一毛氈2-8的一面、第二毛氈2-9的一面粘貼，第一毛氈2-8的另一面、第二毛氈2-9的另一面分別與試驗(yàn)舵面1的激振位置緊貼。將第一預(yù)緊螺釘2-3a依次穿過第一彈簧墊圈2-4a、第一平墊圈2-5a、激振夾具2的前壓板前端2-1a和后壓板前端2-2a、第一螺母2-6a；將第二預(yù)緊螺釘2-3b依次穿過第二彈簧墊圈2-4b、第二平墊圈2-5b、激振夾具2的前壓板后端2-1b和后壓板后端2-2b、第二螺母2-6b。對(duì)第一預(yù)緊螺釘2-3a和第二預(yù)緊螺釘2-3b同時(shí)緩慢施加力矩，使試驗(yàn)舵面1受力均勻。

(二)安裝激振設(shè)備3。調(diào)整激振設(shè)備3的位置使其可以和激振夾具2上的螺紋孔2-7連接，將激振設(shè)備3固定。

(三)安裝加載系統(tǒng)5。將加載系統(tǒng)5安裝在試驗(yàn)舵面1的靜載加載位置。將空氣彈簧5-1一端牢固安裝在密封板5-2的一面，另一端粘貼第三毛氈5-6，第一力傳感器5-3a和第二力傳感器5-3b對(duì)稱固定在密封板5-2另一面，第一力傳感器5-3a和第二力傳感器5-3b的另一端對(duì)稱固定在基礎(chǔ)5-4上。完成加載系統(tǒng)5的組裝之后，調(diào)整合適的位置，使與空氣彈簧5-1粘接的第三毛氈5-6能夠緊貼試驗(yàn)舵面1的靜態(tài)加載點(diǎn)位置，將基礎(chǔ)5-4固定。將氣泵6通過進(jìn)氣孔5-5與加載系統(tǒng)5的連接，并做好進(jìn)氣孔5-5的密封。

(四)根據(jù)測(cè)點(diǎn)位置布置激光測(cè)振儀4，使激光無阻擋的投影在試驗(yàn)舵面1上對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)位置。將激振設(shè)備3和激光測(cè)振儀4通過電纜與測(cè)控系統(tǒng)7連接。

(五)通過氣泵6緩慢向加載系統(tǒng)5充氣，同時(shí)讀取第一力傳感器5-3a和第二力傳感器5-3b的讀數(shù)，達(dá)到試驗(yàn)要求的數(shù)值后，停止充氣，氣泵6保持壓力。通過測(cè)控系統(tǒng)7控制激振設(shè)備3激勵(lì)試驗(yàn)舵面1，同時(shí)通過激光測(cè)振儀4測(cè)量試驗(yàn)舵面1響應(yīng)，能夠保證在舵面無損的情況下完成舵系統(tǒng)模態(tài)試驗(yàn)。

本發(fā)明公開的無損舵系統(tǒng)模態(tài)試驗(yàn)裝置，具有安裝方便、對(duì)舵面沒有損傷的優(yōu)點(diǎn)，解決了不能損傷舵面涂層的舵系統(tǒng)模態(tài)試驗(yàn)中激振、加載與測(cè)量的問題。該裝置能夠在保證舵面安全的情況下，達(dá)到試驗(yàn)精度。

顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。